JPH0130316B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0130316B2 JPH0130316B2 JP55033376A JP3337680A JPH0130316B2 JP H0130316 B2 JPH0130316 B2 JP H0130316B2 JP 55033376 A JP55033376 A JP 55033376A JP 3337680 A JP3337680 A JP 3337680A JP H0130316 B2 JPH0130316 B2 JP H0130316B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase transition
- polymer
- composite piezoelectric
- inorganic composite
- transition point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/857—Macromolecular compositions
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高分子材料と強誘電体セラミツク微粉
末から成る高分子・無機複合物圧電体の製造方法
に関する。
末から成る高分子・無機複合物圧電体の製造方法
に関する。
高分子・無機複合物圧電体は(1)素材の加工性が
良い、(2)大面積の薄いフイルムが得られる、(3)柔
軟性に富むなどプラスチツクの特徴を備えた圧電
体である。しかし、従来の複合物圧電体において
は、圧電性を生じ比誘電率の大きな強誘電体セラ
ミツク微粉末は比誘電率の小さな高分子材料中に
埋め込まれているため、外部から印加された電界
の大部分は高分子材料に印加され、このため分極
時には大きな電界が必要であつた。すなわちチタ
ン・ジルコン酸鉛（PZT）等セラミツクの分極
には一般に50KV／cm程度の電界で分極が可能で
あるが、この複合物圧電材料では100KV／cm以
上と２倍以上大きな分極電界を要するという欠点
があつた。
良い、(2)大面積の薄いフイルムが得られる、(3)柔
軟性に富むなどプラスチツクの特徴を備えた圧電
体である。しかし、従来の複合物圧電体において
は、圧電性を生じ比誘電率の大きな強誘電体セラ
ミツク微粉末は比誘電率の小さな高分子材料中に
埋め込まれているため、外部から印加された電界
の大部分は高分子材料に印加され、このため分極
時には大きな電界が必要であつた。すなわちチタ
ン・ジルコン酸鉛（PZT）等セラミツクの分極
には一般に50KV／cm程度の電界で分極が可能で
あるが、この複合物圧電材料では100KV／cm以
上と２倍以上大きな分極電界を要するという欠点
があつた。
高分子・無機複合物圧電体に用いられる高分子
材料としては、たとえばポリフツ化ビニリデンが
あげられるが、ポリフツ化ビニリデンは比誘電率
がおよそ８であり、PZTの約2000と比較すると
４／1000と非常に小さな値であるため以下に説明
するように複合物圧電体においては大きな分極電
界が必要となる。すなわち電磁気学によれば平行
電界Ｅが印加された比誘電率ε1の物質中に比誘電
率ε2の球が存在する時、球の中の電界E′は次式で
表わされる。
材料としては、たとえばポリフツ化ビニリデンが
あげられるが、ポリフツ化ビニリデンは比誘電率
がおよそ８であり、PZTの約2000と比較すると
４／1000と非常に小さな値であるため以下に説明
するように複合物圧電体においては大きな分極電
界が必要となる。すなわち電磁気学によれば平行
電界Ｅが印加された比誘電率ε1の物質中に比誘電
率ε2の球が存在する時、球の中の電界E′は次式で
表わされる。
E′＝3ε1／2ε1＋ε2Ｅ
複合物圧電体の分極時においてはε1は高分子材
料の比誘電率、ε2は強誘電体セラミツクの比誘電
率に相当するので、強誘電体セラミツクに印加さ
れる電界は外部電界に比べ小さく、高分子材料の
比誘電率にほゞ比例する。
料の比誘電率、ε2は強誘電体セラミツクの比誘電
率に相当するので、強誘電体セラミツクに印加さ
れる電界は外部電界に比べ小さく、高分子材料の
比誘電率にほゞ比例する。
一般に強誘電−常誘電相転移点においては比誘
電率が非常に大きくなり例えばジルコン酸鉛では
常温でおよそ170の比誘電率が相転移点では2500
以上になることが知られている。高分子材料にお
いても同様な現象が得られ、例えばフツ化ビニリ
デン−三フツ化エチレン共重合体について、約70
℃に相転移点を有する共重合体は第１図に示すよ
うに室温で約15の比誘電率を示すが相転移点では
約45と従来材料の３〜４倍に達し、又約155℃に
相転移点を有する共重合体は第２図に示す比誘電
率の温度特性を示すことが知られている。〔東畑、
八木、佐古；第26回応用物理学関係連合講演会
325（1979）、山田、上田、北山；同326（1979）参
照〕 本発明者等は前記知見を高分子・無機複合圧電
体の製造に適用することを多角的に検討した結
果、この種圧電体の製造に際しての分極電界を低
下することに成功したものである。
電率が非常に大きくなり例えばジルコン酸鉛では
常温でおよそ170の比誘電率が相転移点では2500
以上になることが知られている。高分子材料にお
いても同様な現象が得られ、例えばフツ化ビニリ
デン−三フツ化エチレン共重合体について、約70
℃に相転移点を有する共重合体は第１図に示すよ
うに室温で約15の比誘電率を示すが相転移点では
約45と従来材料の３〜４倍に達し、又約155℃に
相転移点を有する共重合体は第２図に示す比誘電
率の温度特性を示すことが知られている。〔東畑、
八木、佐古；第26回応用物理学関係連合講演会
325（1979）、山田、上田、北山；同326（1979）参
照〕 本発明者等は前記知見を高分子・無機複合圧電
体の製造に適用することを多角的に検討した結
果、この種圧電体の製造に際しての分極電界を低
下することに成功したものである。
すなわち本発明の目的は低い分極電界で充分な
分極処理を行なうことのできる高分子・無機複合
物圧電体の製造方法を提供することである。
分極処理を行なうことのできる高分子・無機複合
物圧電体の製造方法を提供することである。
本発明の前記目的を達成する高分子・無機複合
物圧電体の製造方法は高分子材料と強誘電体セラ
ミツク微粉末から成る高分子・無機複合物圧電体
の製造方法において、高分子材料として強誘電−
常誘電相転移を有するフツ化ビニリデン−三フツ
化エチレン共重合体又はこれを主成分とする高分
子材料を用い、かつ相転移点付近の温度で分極処
理を施すことを特徴とする。
物圧電体の製造方法は高分子材料と強誘電体セラ
ミツク微粉末から成る高分子・無機複合物圧電体
の製造方法において、高分子材料として強誘電−
常誘電相転移を有するフツ化ビニリデン−三フツ
化エチレン共重合体又はこれを主成分とする高分
子材料を用い、かつ相転移点付近の温度で分極処
理を施すことを特徴とする。
本発明において使用される強誘電−常誘電相転
移を有するフツ化ビニリデン−三フツ化エチレン
共重合体はその単量体組成比により種々の相転移
点を有し得る。そして本発明の目的に適合する範
囲内で相転移点を有する共重合体に相転移点を有
しない高分子材料、例えばフツ素ゴムを配合する
ことができる。
移を有するフツ化ビニリデン−三フツ化エチレン
共重合体はその単量体組成比により種々の相転移
点を有し得る。そして本発明の目的に適合する範
囲内で相転移点を有する共重合体に相転移点を有
しない高分子材料、例えばフツ素ゴムを配合する
ことができる。
本発明において分極処理は前記共重合体の相転
移点付近において行なわれるが、この場合前記共
重合体の比誘電率は非常に大きくなつているの
で、複合物圧電材料に従来より低い電界を印加し
ても従来と同様な分極処理を達成することができ
る。
移点付近において行なわれるが、この場合前記共
重合体の比誘電率は非常に大きくなつているの
で、複合物圧電材料に従来より低い電界を印加し
ても従来と同様な分極処理を達成することができ
る。
次に本発明を実施例について説明するが、本発
明はこれによりなんら限定されるものではない。
明はこれによりなんら限定されるものではない。
実施例 １
PZT微粉末85重量％および強誘電−常誘電相
転移を約70℃に有し、第１図に示す比誘電率の温
度特性を有するフツ化ビニリデン−三フツ化エチ
レン共重合体（組成比51：49）15重量％からなる
高分子・無機複合物圧電体のフイルムを70KV／
cm、相転移点付近の70℃で２時間分極処理を行
い、圧電率d31＝31.0×10-12Ｃ／Ｎを得た。
転移を約70℃に有し、第１図に示す比誘電率の温
度特性を有するフツ化ビニリデン−三フツ化エチ
レン共重合体（組成比51：49）15重量％からなる
高分子・無機複合物圧電体のフイルムを70KV／
cm、相転移点付近の70℃で２時間分極処理を行
い、圧電率d31＝31.0×10-12Ｃ／Ｎを得た。
実施例 ２
PZT微粉末85重量％およびフツ化ビニリデン
−三フツ化エチレン共重合体（組成比51：49）９
重量％およびフツ素ゴム（ダイキン製ダイエル
G501）６重量％から成る高分子・無機複合物圧
電体のフイルムを70KV／cm、相転移点付近の70
℃で２時間分極処理を行い、圧電率d31＝30.5×
10-12Ｃ／Ｎを得た。
−三フツ化エチレン共重合体（組成比51：49）９
重量％およびフツ素ゴム（ダイキン製ダイエル
G501）６重量％から成る高分子・無機複合物圧
電体のフイルムを70KV／cm、相転移点付近の70
℃で２時間分極処理を行い、圧電率d31＝30.5×
10-12Ｃ／Ｎを得た。
実施例 ３
PZT微粉末85重量％および強誘電−常誘電相
転移を約115℃に有するフツ化ビニリデン−三フ
ツ化エチレン共重合体（組成比73：27）15重量％
からなる高分子・無機複合物圧電体のフイルムを
70KV／cm、相転移点付近の110℃で２時間分極
処理を行い、圧電率d31＝25.7×10-12Ｃ／Ｎを得
た。
転移を約115℃に有するフツ化ビニリデン−三フ
ツ化エチレン共重合体（組成比73：27）15重量％
からなる高分子・無機複合物圧電体のフイルムを
70KV／cm、相転移点付近の110℃で２時間分極
処理を行い、圧電率d31＝25.7×10-12Ｃ／Ｎを得
た。
比較例 １
PZT微粉末85重量％および強誘電−常誘電相
転移を有さないポリフツ化ビニリデン９重量％お
よびフツ素ゴム（ダイキン製ダイエルG501）６
重量％から成る高分子・無機複合物圧電体のフイ
ルムを100KV／cm、70℃で２時間分極処理を行
い、圧電率d31＝18.5×10-12Ｃ／Ｎを得た。
転移を有さないポリフツ化ビニリデン９重量％お
よびフツ素ゴム（ダイキン製ダイエルG501）６
重量％から成る高分子・無機複合物圧電体のフイ
ルムを100KV／cm、70℃で２時間分極処理を行
い、圧電率d31＝18.5×10-12Ｃ／Ｎを得た。
比較例 ２
実施例１と同一の高分子・無機複合物圧電体の
フイルムを70KV／cm、相転移点（約70℃）より
低い40℃で２時間分極処理を行い、圧電率d31＝
7.6×10-12Ｃ／Ｎを得た。
フイルムを70KV／cm、相転移点（約70℃）より
低い40℃で２時間分極処理を行い、圧電率d31＝
7.6×10-12Ｃ／Ｎを得た。
比較例 ３
実施例１と同一の高分子・無機複合物圧電体の
フイルムを相転移点より高い120℃で２時間分極
処理を行い、圧電率d31＝30.3×10-12Ｃ／Ｎを得
た。
フイルムを相転移点より高い120℃で２時間分極
処理を行い、圧電率d31＝30.3×10-12Ｃ／Ｎを得
た。
相転移点より高い温度で分極処理を施した比較
例３では分極処理後、温度を下げる途中で短時間
ではあるが、実施例１と同一の温度、電界の条件
が得られている。そして実施例１の条件による圧
電履歴（最適履歴）は分極処理後の温度変化に拘
らず、残留するので、比較例３の圧電率は実施例
１と比較して著しく小さいわけでではない。した
がつて本発明では高分子材料の相転移点付近の温
度で分極処理することにより従来より低い電界を
印加することができ、又相転移点付近の温度を超
える高い温度を使用する必要はない。
例３では分極処理後、温度を下げる途中で短時間
ではあるが、実施例１と同一の温度、電界の条件
が得られている。そして実施例１の条件による圧
電履歴（最適履歴）は分極処理後の温度変化に拘
らず、残留するので、比較例３の圧電率は実施例
１と比較して著しく小さいわけでではない。した
がつて本発明では高分子材料の相転移点付近の温
度で分極処理することにより従来より低い電界を
印加することができ、又相転移点付近の温度を超
える高い温度を使用する必要はない。
以上説明したように高分子材料として強誘電−
常誘電相転移を有するフツ化ビニリデン−三フツ
化エチレン共重合体を用いた高分子・無機複合物
圧電体の製造方法ではフツ化ビニリデン−三フツ
化エチレン共重合体の相転移温度で比誘電率が大
きくなるため、この温度で分極処理を行うことに
より、低い分極電界で、充分な分極処理を行うこ
とが可能であるという利点があり、本発明により
製造された圧電体は圧電スピーカー、圧電性プリ
ント板、押ボタンスイツチボード等として利用で
きる。
常誘電相転移を有するフツ化ビニリデン−三フツ
化エチレン共重合体を用いた高分子・無機複合物
圧電体の製造方法ではフツ化ビニリデン−三フツ
化エチレン共重合体の相転移温度で比誘電率が大
きくなるため、この温度で分極処理を行うことに
より、低い分極電界で、充分な分極処理を行うこ
とが可能であるという利点があり、本発明により
製造された圧電体は圧電スピーカー、圧電性プリ
ント板、押ボタンスイツチボード等として利用で
きる。
第１図は実施例１の約70℃に強誘電−常誘電相
転移を有するフツ化ビニリデン−三フツ化エチレ
ン共重合体の比誘電率の温度特性、第２図は実施
例３の約115℃に強誘電−常誘電相転移を有する
高分子材料の比誘電率の温度特性をそれぞれ示す
グラフである。
転移を有するフツ化ビニリデン−三フツ化エチレ
ン共重合体の比誘電率の温度特性、第２図は実施
例３の約115℃に強誘電−常誘電相転移を有する
高分子材料の比誘電率の温度特性をそれぞれ示す
グラフである。
Claims (1)
- １ 高分子材料と強誘電体セラミツク微粉末から
成る高分子・無機複合物圧電体の製造方法におい
て、高分子材料として強誘電−常誘電相転移を有
するフツ化ビニリデン−三フツ化エチレン共重合
体又はこれを主成分とする高分子材料を用い、か
つ相転移点付近の温度で分極処理を施すことを特
徴とする高分子・無機複合物圧電体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3337680A JPS56130983A (en) | 1980-03-18 | 1980-03-18 | Manufacture of high molecular and inorganic composite piezoelectric unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3337680A JPS56130983A (en) | 1980-03-18 | 1980-03-18 | Manufacture of high molecular and inorganic composite piezoelectric unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56130983A JPS56130983A (en) | 1981-10-14 |
| JPH0130316B2 true JPH0130316B2 (ja) | 1989-06-19 |
Family
ID=12384864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3337680A Granted JPS56130983A (en) | 1980-03-18 | 1980-03-18 | Manufacture of high molecular and inorganic composite piezoelectric unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56130983A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005217111A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 高分子圧電体及びそれを製造する装置 |
| JP6583908B2 (ja) * | 2015-04-28 | 2019-10-02 | 国立大学法人 筑波大学 | 強誘電ポリマー球体およびその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5388199A (en) * | 1977-01-13 | 1978-08-03 | Toshiba Corp | Piezo-electric high polymer complex |
| JPS54105799A (en) * | 1978-02-07 | 1979-08-20 | Toshiba Corp | Compound piezo-electric unit and preparation |
-
1980
- 1980-03-18 JP JP3337680A patent/JPS56130983A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56130983A (en) | 1981-10-14 |
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